浅析地铁施工方法及施工技术

浅析地铁施工方法及施工技术

鲍跃平许旸郭舒帆

鲍跃平许旸郭舒帆

浙江省大成建设集团有限公司310012

摘要：通过介绍地铁施工的一些工艺方法，重点比较新奥法、盾构法施工的特点，为杭州地铁的施工提供参考依据。

关键词：地铁施工；施工方法；工艺；探讨

随着经济的发展及交通压力的增大，杭州修建地下交通系统已经迫在眉睫，目前轨道交通已有1号线和2号线南段，还有在建路段，这里结合国内外一些地铁施工的经验和教训，对杭州地下交通的施工技术做些相应的探讨。

1、杭州地铁的几个特点

1.1地质特点

杭州地区地质比较复杂主要有泥页岩、粘土等。由于不同地质段所适用的施工方法不同，所以要在施工方法和工艺上做些研究，尤其是施工手段上要慎重考虑，包括施工设备的匹配和选型等等。

1.2环保要求较高

目前城市市政施工都面临一个越来越突出的问题就是环保，包括泥水污染、施工噪声、不和谐环境等。杭州地区人口较多，建筑密集，地下管线错综复杂，其施工难度很大。

2、施工技术思路

在具体施工操作中，我们要比较北京、上海、成都、武汉等城市的施工工艺，其中上海地铁具有较强的参考和参照性。上海地下铁道一部分采取浅埋暗挖法，一部分是盾构法施工，其中盾构法又有土压平衡盾构、泥水平衡盾构施工；由于上海地铁的修建历史较长，采取的方法也多，经验教训也多，非常值得参考，而且地质情况与杭州相比有很多相似之处，所以要多参考上海的地铁施工。

3、施工方法与选择

结合杭州地质地理资料及具体特点，重点介绍最可能在杭州地区采用的施工工艺：浅埋暗挖法和盾构法。

3.1浅埋暗挖法

浅埋暗挖工法是依据新奥法（NewAustrianTunnelingMethod）的基本原理，施工中采用多项辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合配套施工技术。

（1）适用范围

本工法主要适用于不宜明挖施工的无水土质或软弱无胶结的砂、卵石和第四季地层，修建覆跨比大于0.5的浅埋地下洞室。对于低水位的类似地层，采取堵水或降水等措施后该法仍能适用。尤其对都市城区在结构埋置浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对地面沉陷要求严格的情况下修建地下铁道更为适用。

（2）工法特点

第一：设计、施工和测量信息反馈一体化。根据预设计组织施工，采用信息化施工技术，通过对各种变位及应变的监测信息来检验支护结构的强度、刚度、稳定性，不断修改设计参数，指导施工，直到形成一个经济、合理、安全、优质的结构体系。

第二：配套适宜的一次支护、二次模筑混凝土所组成的复合式衬砌结构，是浅埋、软弱地层控制地面沉陷，确保结构稳定较理想的支护模式。

第三：工艺新、技术先进。本工法综合应用了改性水玻璃（DW3）注浆加固地层、小导管超前护顶、新型网构钢架支撑、整套施工监控技术，施工方法与工艺技术符合我国国情。

第四：与明挖法相比，具有拆迁占地少、影响交通少、投资少、扰民少等四大优点。与盾构法相比，具有简单易行，勿需专用设备，灵活多变，适应不同跨度、多种断面形式，节省投资的优点。

3.2盾构法

盾构开挖技术，是用一种隧道掘进的专用工程机械——盾构机沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘的施工技术。具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响，开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点。

（1）盾构选型

盾构选型应从安全性、可靠性、经济性等方面综合考虑，所选择的机型要能尽量减少辅助施工并能确保施工安全可靠。不同类型的盾构适应的地质范围不同，盾构选型的主要依据是土质条件、岩性，要确保所选择的盾构能适应地质条件、能保持开挖面稳定。

地层渗透系数是盾构选型的重要因素。根据欧美和日本的施工经验，当地层的渗透系数小于10~5cm/s时，可选用土压平衡盾构；当渗透系数在10~5cm/s到10~2cm/s之间时，可选用土压平衡盾构也可选用泥水盾构；当地层的渗透系数大于10~2cm/s时，宜选用泥水盾构，如采用土压平衡盾构，开挖仓中添加剂将被稀释，水、砂、砂砾相互混合后，土碴不易形成具有良好塑性及止水性碴土，在螺旋机出碴门处易发生喷涌。

（2）从地质条件来看，杭州地铁可使用加泥式土压平衡盾构和泥水平衡盾构。但使用加泥式土压平衡盾构在砂层和砂砾（泥砾）石层施工时，需要向开挖仓中注添加剂，以改善碴土的性能，使其成为具有良好塑流性、低摩擦系数及止水性的碴土，且对于砂砾（泥砾）石层，开挖破碎后可能会有大颗粒碴土，需要考虑螺旋输送机通过粒径的能力。泥水盾构能适应粉质土、砂层和砂砾（泥砾）石层等各种地质，对于砂砾（泥砾）石层，可在泥水平衡仓内设置破碎机。

（3）盾构选型要依据招标文件、工程勘察报告、隧道设计、相关标准和规范，针对工程特点及难点、隧道设计参数、盾构施工工艺、进度要求等因素进行分析。对盾构类型、驱动方式、功能要求、主要技术参数、辅助设备的配置等进行研究，并邀请具有同类盾构制造经验的国际著名的盾构制造商共同参与，邀请国内外盾构设计、隧道设计及盾构施工方面的专家，经过反复论证和研究，参照类似工程盾构的选型及施工情况，完成适应杭州地铁区间隧道施工盾构的选型工作，确定盾构方案、主要功能、主要技术性能参数及辅助设备的配置。盾构采购应在建设管理单位指导下进行国际性招标，邀请建设单位专家审核盾构国际招标文件。盾构的选型是盾构法施工的关键环节，直接影响盾构隧道的安全、质量、工艺及成本。为了保证杭州地铁工程的顺利完成，必须重视盾构的选型工作。

3.3盾构工作井

对于适用盾构施工的区间，还要重视盾构工作井的安排。盾构工作井平面位置的确定主要考虑以下几方面的因素。

（1）盾构进出洞覆土厚度。盾构进出洞是盾构施工中的难点和关键，覆土过厚或过薄对工程均不利。覆土过厚会导致工作井基坑深度增加，施工难度加大，工程费用增高，出洞端土体加固难度加大，工程量加大。覆土过浅不能保证盾构施工安全或对地面影响加大。一般经验而言，盾构进出洞覆土厚度按不小于0.5D（D为盾构直径）考虑。

（2）地下管线及地下构筑物。工作井不宜设在地下管线密集或有地下构筑物的地方，以免增加管线拆迁或保护的工程费用和工作井的施工难度。

（3）工作井周围地面建筑物。由于工作井基坑开挖深度往往超过20m，且基坑平面尺寸较大，因此，应避免工作井周围有高层建筑物，以免增加基坑支护难度，对地面建筑物造成不利影响。

（4）施工场地。工作井是盾构安装、调试及开始掘进或结束掘进、回收的地点，也是管片运输的重要通道，加上工作井本身规模大，施工复杂，因此，附近所需施工场地面积大，运输条件要求高，在工作井位置选择时必须予以重视。

（5）工作井处线路线型。工作井内盾构进出洞时应尽量位于直线上或大半径曲线上，以使盾构进出洞时施工工序尽量简单，以确保盾构进出洞时的施工安全。此外，如果隧道设有匝道，匝道变速车道的设置需加宽结构内净空，盾构段应位于加宽以外。

4、施工环境保护

目前的城市施工，越来越多地考虑到环境保护问题，如在施工过程中选用泥水平衡盾构，就要充分考虑到泥浆的处理、泥水场地的布置等。结合《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国环境影响评价法》，编制施工工艺和设计时，必须充分考虑到各项环保的要求。同时要结合《建设项目环境保护设计规定》减少工程对城市景观的影响并采取保护措施。

对城市景观的影响：

随着历史的变迁、人口的增长，后修建的建筑处于杂乱、无规律、无规划的状态，对郑州原有特色风貌的建筑存在严重的遮蔽影响，很多优秀的历史建筑，如果在地铁隧道施工的过程中保护措施不当或不力，极易造成优秀历史建筑破坏。为保护历史风貌，满足其文化及城市景观定位，在隧道的施工过程中应采取积极有效的城市景观保护措施。

自然景观：自然景观的保护及利用应与城市文化景观特色的创造相结合，使地铁隧道施工对风貌建筑的影响降低到最低限度，施工中需要对有保护价值的风貌建筑采取各种技术手段予以保护。

5、结语

总之，地铁施工要实事求是，确定合理工期，合理造价。不合理工期、不合理造价是造成质量差、工程寿命短及安全事故发生的主要原因。要建立循环经济的理念，要有系统地下工程的理念，要有方便运营维修的理念，要有保护环境的理念，要有重视方案设计比选的理念，使杭州地铁的建设获得经济效益和社会效益双丰收。